CN102409974B

CN102409974B - 振动挤压式钻孔机

Info

Publication number: CN102409974B
Application number: CN201110390573.6A
Authority: CN
Inventors: 阮珍; 唐忠盛
Original assignee: Individual
Current assignee: Henr Technologies Guangxi Co ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: CN102409974A

Abstract

本发明公开了一种振动挤压式钻孔机，它包括底盘机构和钻孔机构，底盘机构由机体、行走机构、驾驶室、发动机、大臂和小臂构成；钻孔机构的结构是：推进梁一侧与滑架梁滑动配合连接，滑架梁上装有与推进梁铰接的补偿油缸，滑架梁与连接座及角度调节油缸铰接，角度调节油缸另一端与连接座铰接；推进梁另一侧与装有振动机构和旋转机构的机头座滑动配合连接，推进梁上的推进油缸通过推进机构与机头座形成连接，振动机构下方装有钻杆套，钻杆套与旋转机构形成连接，钻杆下部穿过夹杆装置后与挤压头连接；底盘机构的小臂与钻孔机构的连接座固定连接。本发明与现有钻孔技术相比，具有效率高、能耗低、对环境无污染、成孔结实等明显优势。

Description

振动挤压式钻孔机

技术领域

本发明涉及一种钻孔设备，具体是一种振动挤压式钻孔机。

背景技术

目前钻凿水井孔、建筑物小型基础孔、地热孔、防雷接地钻孔等设备主要有回转式钻机、冲击式钻机和复合式钻机三大类。

回转式钻机依靠钻具的回转运动破碎岩土层而成孔。采用水冲正、反循环方式排出泥浆或压缩空气吹出岩土，对环境影响较大。

冲击式钻机靠钻具的垂直往复运动，使钻头冲击井底以破碎岩土层，再用清渣桶取渣。其结构简单，但没有循环洗井系统，但岩屑的清除与钻机不能同时进行，因而工效较低。

复合式钻机是将冲击与回转作用结合在一起钻进的水井钻机，如风动潜孔锤钻机等，采用压缩空气吹出岩土渣。其钻进速度高，但是需要风量很大的空压机驱动才能完成作业，因此油耗非常高。

综上所述，当前市面上使用的钻孔设备存在功效低、对环境造成污染、能耗高等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种效率高、能耗低、对环境无污染的振动挤压式钻孔机。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明振动挤压式钻孔机包括底盘机构和钻孔机构，所述底盘机构由机体、安装在机体下方的行走机构、安装机体上的驾驶室、发动机以及由液压系统控制的大臂和小臂构成；所述钻孔机构主要由推进梁、滑架梁、连接座、振动机构、旋转机构、钻杆及挤压头构成，推进梁的一侧与滑架梁滑动配合连接，滑架梁上装有补偿油缸，补偿油缸的伸缩杆与推进梁铰接，滑架梁与装有支撑腿的连接座以及角度调节油缸的伸缩杆铰接，角度调节油缸的另一端与连接座铰接；推进梁的另一侧与安装有振动机构和旋转机构的机头座滑动配合连接，推进梁上安装有推进油缸和夹杆装置，推进油缸通过推进机构与机头座形成连接，振动机构的下方安装有用于连接钻杆的钻杆套，钻杆套与旋转机构形成连接，钻杆的下部穿过夹杆装置后与挤压头连接；底盘机构的小臂与钻孔机构的连接座固定连接。

所述挤压头由取土桶代替，取土桶的内部设有活动隔板，底部有锯齿口。

所述挤压头也可由岩石钻头代替，岩石钻头的上部外侧设有集渣桶，下部为锥形结构，并设有钻齿41和螺旋槽42，螺旋槽42与集渣桶43相通。

所述振动机构采用至少一组偏心轮振动机构，它包括振动箱体、振动马达及至少一组偏心轮组，每组偏心轮组是由两根分别装有偏心块及偏心齿轮的偏心轴构成，偏心齿轮之间相互啮合，其中一根偏心轴由振动马达驱动；振动箱体通过减振弹簧与安装在机头座上的导柱联接，其下方通过推力轴承连接钻杆套。

振动箱体30也可采用橡胶弹簧与机头座12相连，橡胶弹簧安装在振动箱体侧面，通过剪切方式减振。

所述旋转机构由旋转马达和齿轮箱构成，齿轮箱内的齿轮与钻杆套通过花键配合形成连接。

所述推进机构是采用钢丝绳推进机构，钢丝绳推进机构的上下滑轮分别与推进油缸的两端连接，上下滑轮上的钢丝绳与机头座连接。

所述推进机构也可以是采用马达驱动链条以带动机头座作上下运动的结构。

所述钻杆以螺纹连接方式连接钻杆套及挤压头，其数量根据需要设有多根。

本发明与现有钻孔技术相比，具有效率高、能耗低、对环境无污染、成孔结实等明显优势。可广泛用于水井钻孔、建筑工程桩基础钻孔、排水抽水孔、地热孔、防雷接地钻孔等领域。本发明钻机与当前所有钻机不同的是，它不需要排渣，而是通过采用振动挤压方式钻孔，操作方便，自动化程序高，并且得到的孔壁结实牢固，不易塌孔。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明采用的钻孔机构的结构示意图。

图3是图2中安装在机头座上的相关部件的结构示意图。

图4是用来取代挤压头的取土桶的结构示意图。

图5是用来取代挤压头的的岩石钻头的结构示意图。

图中：

1、底盘机构 2、钻孔机构 3、机体

4、驾驶室 5、发动机 6、液压系统

7、行走机构 8、大臂 9、小臂

10、振动机构 11、旋转机构 12、机头座

13、钻杆套 14、推力轴承 15、钻杆

16、夹杆装置 17、挤压头 18、推进梁

19、推进油缸 20、钢丝绳推进机构 21、滑架梁

22、补偿油缸 23、角度调节油缸 24、连接座

25、支撑脚 30、振动箱体 31、振动马达

32、偏心轮组 33、偏心轴 34、导柱

35、减振弹簧 36、旋转马达 37、齿轮箱

38、取土桶 39、活动隔板 40、岩石钻头

41、球形钻齿 42、螺旋槽 43、集渣桶

具体实施方式：

参阅图1，本发明由底盘机构1与钻孔机构2组成。底盘机构1主要由机体3、驾驶室4、发动机5、液压系统6、行走机构7、大臂8、小臂9等构成，驾驶室4、发动机5、液压系统6、大臂8及小臂9安装在机体3上，机体3下方安装行走机构7，大臂8和小臂9由液压系统6控制。本发明也可采用履带或轮式液压挖掘机作为本发明的底盘机构。

图2为钻孔机构2的结构示意图。钻孔机构2主要由推进梁18、滑架梁21、连接座24、振动机构10、旋转机构11、钻杆15及挤压头17构成，推进梁18的一侧通过滑动副与滑架梁21形成滑动配合连接，滑架梁21上装有补偿油缸22，补偿油缸22的伸缩杆与推进梁18铰接，补偿油缸22可移动推进梁18进行上下位置的调整。滑架梁21与连接座24以及角度调节油缸23的伸缩杆铰接，连接座24与底盘机构1的小臂9与固定连接，角度调节油缸23的另一端与连接座24铰接，通过角度调节油缸23可调节整个钻孔机构的角度；推进梁18的另一侧通过设置导轨方式与安装有振动机构10和旋转机构11的机头座12形成滑动配合连接，推进梁18上安装有推进油缸19和夹杆装置16，推进油缸19通过钢丝绳推进机构20与机头座12形成连接，钢丝绳推进机构20的上下滑轮分别与推进油缸19的两端连接，上下滑轮上的钢丝绳与机头座12连接，钢丝绳推进机构20可使振动机构10带着钻杆15沿推进梁18上下滑动，完成钻进及退杆工作。钢丝绳推进机构20也可以采用马达驱动链条以带动机头座作上下运动的结构代替。

如图3所示，振动机构10可采用中国专利申请号为“201010596120.4”、发明名称为“一种冲击式液压凿岩机”所涉及的冲击机构(即振动机构)，它由一组或多组偏心轮振动机构构成，包括振动箱体30、振动马达31及至少一组偏心轮组32，每组偏心轮组是由两根分别装有偏心块及偏心齿轮的偏心轴33构成，偏心齿轮之间相互啮合，其中一根偏心轴由振动马达31驱动；振动箱体30通过减振弹簧35与导柱34联接，其下方通过推力轴承14安装有用于连接钻杆15的钻杆套13，钻杆套13与旋转机构11形成连接，钻杆15的下部穿过夹杆装置16后与挤压头17连接。旋转机构11由旋转马达36和齿轮箱37组成，齿轮箱37内的齿轮与钻杆套13通过花键配合形成连接。旋转机构11与振动机构10一起安装在机头座12上，钻杆15以螺纹连接方式连接在钻杆套13上，其另一端连接挤压头17，根据钻孔所需要的深度，可连接相应数量的钻杆。

启动振动机构10时，振动马达31带动偏心轴33旋转，使偏心轮组32高速旋转，成对偏心轮在水平方向上的偏心力互相抵消，在垂直方向上的力叠加，从而使振动箱体30上下振动，装配在振动箱体30下的钻杆套13一起上下振动，从而带动钻杆15和挤压头17上下振动。振动箱体30通过减振弹簧35与导柱34联接于机头座12之上，对机头座12起到减振作用。

振动机构10上下振动运动时，钻杆套13会随着一起运动，而旋转机构11受旋转马达36驱动做旋转运动时，通过齿轮箱37的齿轮内花键，也会带动钻杆套13进行旋转运动。

滑架梁21与连接座24相铰接，连接座24通过大臂8和小臂9与底盘机构1相接。为方便定位，连接座24上设有支撑脚25。

为了应对在钻孔时碰到特别硬的土层或岩层，解决挤压头17无法进入问题，本发明还配置了取土桶38和岩石钻头40。取土桶38的内部设有活动隔板39，底部有锯齿口，如图4所示。岩石钻头40的上部外侧设有集渣桶43，下部为锥形结构，并设有球形钻齿41和螺旋槽42，螺旋槽42与集渣桶43相通，如图5所示。

作业时，底盘系统1通过大臂8和小臂9进行定位，将支撑脚25定在选定位置上，通过连接座24上的角度调度油缸23将滑架梁21调整到垂直角度，然后通过补偿油缸22将推进梁18下移，使推进梁18底部支撑在地面上。

启动振动机构10，同时推进油缸19通过钢丝绳推进机构20推动机头座12向下运动，使振动机构10带着处于振动状态的挤压头17向下挤入土中，当土壤受到强迫振动后，其内摩擦力减少，强度降低，从而使挤压头17轻松打入土中。当推进油缸19推进挤压头17走完一杆钻杆长度后，夹杆装置16将钻杆15夹住，旋转机构11反转使钻杆套13与钻杆15脱离，推进油缸19将机头座12提升，接上新的一条钻杆后，旋转机构11正转使钻杆两头连接紧固，然后开启振动机构10，使挤压头17继续振动钻进。在达到所需的深度后，将挤压头17上提，将钻杆15一根一根取出，即完成钻孔作业。

为防止钻杆15在振动工作中松脱，旋转机构11可在工作中缓慢正转，使钻杆15受到摩擦阻力而保持紧固状态。

当钻孔作业遇到非常硬的土层，挤压头17无法进入时，可将挤压头17拆下更换为取土桶38。取土桶38在振动入土时，将中间土挤入桶中，在取土桶38往上提时，受桶中的土重力作用活动隔板39张开，从而关住桶中的泥土，使其跟住取土桶38一起提出孔外。

当钻孔作业中遇到岩石层，挤压头17和取土桶38都无法进入时，可将挤压头17拆下更换为岩石钻头40，作业时，振动机构10和旋转机构11同时开启，岩石钻头40边冲击边旋转，将岩石冲击破碎并且使石渣沿螺旋槽42旋转到岩石钻头40顶部的集渣桶43中，集满后提出地面倒掉，从而钻透岩石层成孔。

Claims

1.振动挤压式钻孔机，其特征在于，它包括底盘机构（1）和钻孔机构（2），所述底盘机构（1）由机体（3）、安装在机体下方的行走机构（7）、安装机体上的驾驶室（4）、发动机（5）以及由液压系统（6）控制的大臂（8）和小臂（9）构成；所述钻孔机构（2）主要由推进梁（18）、滑架梁（21）、连接座（24）、振动机构（10）、旋转机构（11）、钻杆（15）及挤压头（17）构成，推进梁（18）的一侧与滑架梁（21）滑动配合连接，滑架梁（21）上装有补偿油缸（22），补偿油缸（22）的伸缩杆与推进梁（18）铰接，滑架梁（21）与装有支撑腿（25）的连接座（24）以及角度调节油缸（23）的伸缩杆铰接，角度调节油缸（23）的另一端与连接座（24）铰接；推进梁（18）的另一侧与安装有振动机构（10）和旋转机构（11）的机头座（12）滑动配合连接，推进梁（18）上安装有推进油缸（19）和夹杆装置（16），推进油缸（19）通过推进机构（20）与机头座（12）形成连接，振动机构（10）的下方安装有用于连接钻杆（15）的钻杆套（13），钻杆套（13）与旋转机构（11）形成连接，钻杆（15）的下部穿过夹杆装置（16）后与挤压头（17）连接；底盘机构（1）的小臂（9）与钻孔机构（2）的连接座（24）固定连接。

2.根据权利要求1所述的振动挤压式钻孔机，其特征在于，所述挤压头（17）由取土桶（38）代替，取土桶（38）的内部设有活动隔板（39），取土桶（38）的底部有锯齿口。

3.根据权利要求1所述的振动挤压式钻孔机，其特征在于，所述挤压头（17）由岩石钻头（40）代替，岩石钻头（40）的上部外侧设有集渣桶（43），下部为锥形结构，并设有钻齿（41）和螺旋槽（42），螺旋槽（42）与集渣桶（43）相通。

4.根据权利要求1所述的振动挤压式钻孔机，其特征在于，所述振动机构（10）采用至少一组偏心轮振动机构，偏心轮振动机构包括振动箱体（30）、振动马达（31）及至少一组偏心轮组（32），每组偏心轮组是由两根分别装有偏心块及偏心齿轮的偏心轴（33）构成，偏心齿轮之间相互啮合，其中一根偏心轴由振动马达（31）驱动；振动箱体（30）通过减振弹簧（35）与安装在机头座（12）上的导柱（34）联接，其下方通过推力轴承（14）连接钻杆套（13）。

5.根据权利要求1所述的振动挤压式钻孔机，其特征在于，所述旋转机构（11）由旋转马达（36）和齿轮箱（37）构成，齿轮箱（37）内的齿轮与钻杆套（13）通过花键配合连接。

6.根据权利要求1所述的振动挤压式钻孔机，其特征在于，所述推进机构（20）是采用钢丝绳推进机构，钢丝绳推进机构的上下滑轮分别与推进油缸（19）的两端连接，上下滑轮上的钢丝绳与机头座（12）连接。

7.根据权利要求1所述的振动挤压式钻孔机，其特征在于，所述推进机构（20）采用马达驱动链条以带动机头座（12）作上下运动的结构。

8.根据权利要求1所述的振动挤压式钻孔机，其特征在于，所述钻杆（15）以螺纹连接方式连接钻杆套（13）和挤压头（17），其数量根据需要设有多根。

9.根据权利要求1所述的振动挤压式钻孔机，其特征在于，所述底盘机构（1）采用履带或轮式液压挖掘机代替。